變壓器氣體繼電器誤動原因分析及對策

禹海斌+雷亞蘭

摘 要：氣體繼電器具有靈敏度高、動作迅速、接線簡單等優(yōu)點，作為變壓器的非電量保護裝置能反映變壓器油箱中的故障和油面降低等問題。然而近年來變壓器非電量保護繼電器相關(guān)的缺陷和事故事件時有發(fā)生，其中一部分原因則是由于氣體繼電器誤動故障造成，因此本文針對氣體繼電器誤動的原因進行了具體的分析，同時提出了相應的防止變壓器氣體繼電器誤動的措施。

關(guān)鍵詞：氣體繼電器；非電量保護；缺陷；誤動故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.139

1 概述

氣體繼電器具有靈敏度高、動作迅速、接線簡單等優(yōu)點，可以用來反映變壓器油箱中的故障和油面降低等問題。當繞組輕微匝間故障、局部放電等低能量故障及鐵芯發(fā)熱等非電氣網(wǎng)絡故障時，瓦斯保護針對變壓器內(nèi)部輕微故障較電量保護具有更高的靈敏度及快速性。然而近年來變壓器非電量保護繼電器相關(guān)的缺陷和事故事件時有發(fā)生，其中一部分原因則是由于氣體繼電器誤動故障造成的。因此，本文就氣體繼電器誤動原因進行分析并提出相應的防范措施。

2 氣體繼電器的主要功能

（1）輕瓦斯保護。輕瓦斯保護是指變壓器內(nèi)部過熱，或局部放電，使變壓器油溫上升而分解，產(chǎn)生一定的氣體，匯集于繼電器內(nèi)，達到了一定量后觸動繼電器，發(fā)出預警信號。正常工作中，有足夠的油在氣體繼電器里面，在油中會有一個上浮球，也叫浮子，上浮位置處，將會斷開干簧的觸點。如果變壓器出現(xiàn)的運行中故障，會有異常熱出現(xiàn)在故障點的局部，在其周圍的變壓器油，會有一定改變，那就是受熱膨脹，油出現(xiàn)了溶解，并會有空氣出來，變成氣泡上到上面，發(fā)生這樣變化的過程中，油還會同其他材料受到放電與電弧的影響，發(fā)生電離反應，產(chǎn)生出瓦斯。假設(shè)故障不嚴重，瓦斯氣體會盡到氣體繼電器中，降低油面高度，上浮求出現(xiàn)了下沉運動，接通了干簧觸點，有危險信號發(fā)出。

（2）重瓦斯保護。重瓦斯保護是指變壓器內(nèi)發(fā)生嚴重短路后，將對變壓器油產(chǎn)生沖擊，作用到油，其會朝著繼電器擋板做流沖運動，這時發(fā)生跳閘動作。假設(shè)變壓器出現(xiàn)的嚴重故障，瓦斯氣體數(shù)量較多，就會突然之間變壓器內(nèi)增加更大的壓力，油朝向油枕做沖擊運動，擋板護受到油的沖擊，但是擋板還需要去對抗磁鐵阻力，為了能帶起磁鐵，移動到干簧觸點，促使其接通，促使跳閘出現(xiàn)。

（3）絕緣油泄露保護。當變壓器油箱發(fā)生泄露故障時，氣體繼電器中的油面會隨著絕緣油泄露而下降。當油面下降到一定程度時，上浮球下沉轉(zhuǎn)動，使簧觸點接通，發(fā)出輕瓦斯報警信號。隨著油面進一步下降，當油面降至接近油道底部時表示絕緣油已嚴重流失，下浮球下沉轉(zhuǎn)動，使簧觸點接通，發(fā)出重瓦斯報警信號。此項功能只有雙浮球/浮子型氣體繼電器可以實現(xiàn)。

3 氣體繼電器誤動常見原因

如果說某種變壓器可以正常運行，觸發(fā)氣體繼電器中保護接點接觸的原因，就不一定是變壓器有內(nèi)部故障，真正的原因是其出現(xiàn)了保護誤動作。下面就具體分析下出現(xiàn)誤動作的原因。

（1）輕瓦斯誤動的常見原因。1）二次回路缺陷導致氣體繼電器信號線短接，誤發(fā)輕瓦斯報警信號。

2）如果變壓器處在了強油循環(huán)狀態(tài)下，會存在油泵不良密封的問題，油泵工作會生產(chǎn)數(shù)輕微的負壓，其會使得變壓器中進入空氣，空氣還可以循環(huán)，聚集到氣體繼電器中，就容易引起誤動作。

3）該裝置運行時間一段時間，其中部件會出現(xiàn)老化、破損、變形的問題，像密封墊、法蘭等，這時就會有氣盡到油的循環(huán)系統(tǒng)，堵塞潛油泵的濾網(wǎng)，并且在連接的地方，出現(xiàn)了砂眼，導致進氣，容易出現(xiàn)誤動作。

4）在呼吸器的下端，有一個密封膠墊，其沒能未拆，就會有負壓在變壓器中，氣體繼電器中有油也有氣，并不穩(wěn)定，容易引起誤動作。

這種誤動作雖然不會帶來嚴重問題，但是其會讓檢測人員做相應的檢測和分析工作，讓運行維護工作變得更加繁瑣。

（2）重瓦斯誤動的常見原因。1）油流擾動或者郵箱振動會引發(fā)誤動，油流擾動的原因為合閘后，涌入勵磁，主變線圈和器身振動，出現(xiàn)了油流擾動。

2）氣體繼電器是雙浮子類型，如果其反向動作值不高，會出現(xiàn)較大的反向油流，容易引起誤動作。

3）該裝置中絕緣油因為過低的溫度，出現(xiàn)了凝固問題，導致增大變壓器負載，致使裝置中和聯(lián)管中凝結(jié)狀態(tài)的油移動到儲油柜，將裝置擋板帶動起來，出現(xiàn)誤動作。

4）短路電流具有很強穿越性時，變壓器的繞組容易出現(xiàn)橫向位移，增大了次級和初級繞組間油隙。油隙和繞組會存在壓力差，導致油運動。壓力差出現(xiàn)了較大的變化時，就容易出現(xiàn)誤動作。此外，當發(fā)生外部系統(tǒng)故障時，產(chǎn)生的暫態(tài)電流將引起本體箱蓋的振動，此時安裝于油箱和本體的連管上氣體繼電器有可能在一定頻率下發(fā)生共振，結(jié)合油流涌動，有可能造成誤動。

4 氣體繼電器誤動的防范措施

氣體繼電器誤動的誘因可以分為不可通過檢測發(fā)現(xiàn)的故障誘因和可通過檢測發(fā)現(xiàn)的故障誘因。

（1）不可通過檢測發(fā)現(xiàn)的故障誘因防范措施。由外部或者內(nèi)部原因引起的油流涌動故障誘因一般都是突發(fā)情況，如雷擊、勵磁涌流或外部短路大電流通過變壓器殼體等，此類誘因很難通過日常檢修發(fā)現(xiàn)，屬于不可通過檢測發(fā)現(xiàn)，因此預防此類故障需要通過綜合分析變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、所處地理環(huán)境和工作狀況等因素，設(shè)定合理的油流速整定值，通過加固其變壓器和氣體繼電器殼體以提高抗震性能，通過設(shè)定“重瓦斯跳閘信號延時出口”、“大電流閉鎖重瓦斯跳閘”等保護方式防止重瓦斯誤動。

（2）可通過檢測發(fā)現(xiàn)的故障誘因防范措施。如端子絕緣下降，繼電器內(nèi)部受潮，安裝質(zhì)量問題等問題多數(shù)屬于長時間積累所致，此類問題可以通過完善仔細的日常檢修維護來發(fā)現(xiàn)缺陷。可從幾方面入手發(fā)現(xiàn)此類問題，防止氣體繼電器誤動故障發(fā)生：首先是制定規(guī)范嚴格的氣體繼電器選購標準，從廠家方面開始對繼電器質(zhì)量進行嚴格把控，減少因其自身缺陷導致的故障發(fā)生；其次，完善日常檢修規(guī)章制度，扎實仔細地檢測氣體繼電器的各項性能，并且在變壓器大修時對氣體繼電器進行包括油流整定值校準在內(nèi)的全面檢測。

5 結(jié)束語

氣體繼電器作為變壓器的非電量保護裝置，在變壓器內(nèi)部故障報警和保護方面起著重要的作用。而氣體繼電器的誤動則影響電網(wǎng)運行的可靠性，因此本文針對氣體繼電器的誤動原因提出了相應的防范措施，將極大地提高電網(wǎng)運行的可靠性，并對電力企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟效益產(chǎn)生深遠的影響。